嵌入式演演算法6---AES加密/解密演演算法
2020-10-29 11:00:47
需要與外界進行資料互動傳輸的電子產品，為保證資料安全，一般會對明文進行加密處理。總的來說就是將真正需要傳輸的內容轉換成無法理解的資料，接收方通過預先定義的方式還原，防止第三方擷取篡改。比如歐盟對資料隱私有嚴格的條例GDPR標準。加密演演算法很多，對於簡單的嵌入式產品，使用對稱加密演演算法，即加密和解密使用相同的祕鑰，方便快捷。AES就屬於這種，雖然存在一定風險，但對於個人消費產品已滿足安全需求。
不考慮演演算法實現本身，本文只針對應用進行說明。
1、祕鑰型別
AES加密按祕鑰的長度分為128位元（位元）、192位和256位，一般記為AES-128、AES-192和AES-256。一般簡短資料採用AES-128，也就是祕鑰是16位元組，少部分採用AES-256。
2、填充方式
待加密的明文以16位元組分組進行加密，如果資料位元組長度不是16的倍數，最後的一組則需要在有效資料後面進行填充，使得資料長度變為16位元組，AES填充方式分為NoPadding、PKCS5（PKCS7）、ISO10126、Zeros。
NoPadding:不填充，那就只能加密長度為16倍數的資料，一般不使用
Zeros：補0，如果原資料長度恰好是16的倍數，也要補16個0
ISO10126: 最後一個位元組是填充的位元組數（包括最後一位元組），其他全部填亂數
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 – x x x x x 6
填充6個位元組
PKCS5（PKCS7）:應用比較多，最後一組缺幾個位元組就填充幾
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 – 6 6 6 6 6 6
前面10個位元組，缺6位元組才能為一組，填充6個6，如果恰好是16個位元組，則填充16個16.
3、加密方式
加密方式分為五種：電碼本模式（Electronic Codebook Book (ECB)）、密碼分組連結模式（Cipher Block Chaining (CBC)）、計算器模式（Counter (CTR)）、密碼反饋模式（Cipher FeedBack (CFB)）、輸出反饋模式（Output FeedBack (OFB)）。實際應用比較多的是ECB和CBC。
ECB：將明文按16位元組分組，每組分別加密後拼接。
CBC：上面ECB缺點是明文內相同的明文塊，最終的密文也是相同的，為了更好的隱藏明文資訊，針對這個問題就有了CBC模式，每一小段明文先與初始塊向量或者上一段的密文段進行互斥或運算後，再與金鑰進行加密。
4、原始碼
一般採用AES-128，以PKCS7Padding填充，ECB或者CBC方式。針對這種應用參考範例如下。
aes.h
#ifndef _AES_H
#define _AES_H
/****************************************************************************
* Include Files
*****************************************************************************/
/*****************************************************************************
* Define
******************************************************************************/
//以bit為單位的金鑰長度，只能為 128，192 和 256 三種
#define AES_KEY_LENGTH 128
//加解密模式
#define AES_MODE_ECB 0 // 電子密碼本模式
#define AES_MODE_CBC 1 // 密碼分組連結模式
#define AES_MODE AES_MODE_ECB // 設定加密模式
/*****************************************************************************
* Functions Define
******************************************************************************/
/******************************************************************************
// 函數名： AES_Init
// 描述： 初始化，在此執行擴充套件金鑰操作。
// 輸入引數： pKey -- 原始金鑰，其長度必須為 AES_KEY_LENGTH/8 位元組。
// 輸出引數： 無。
// 返回值： 無。
******************************************************************************/
extern void AES_Init(const void *pKey);
/******************************************************************************
// 函數名： AES_Encrypt
// 描述： 加密資料
// 輸入引數： pPlainText -- 明文，即需加密的資料，其長度為nDataLen位元組。
// nDataLen -- 資料長度，以位元組為單位，必須為AES_KEY_LENGTH/8的整倍數。
// pIV -- 初始化向量，如果使用ECB模式，可設為NULL。
// 輸出引數： pCipherText -- 密文，即由明文加密後的資料，可以與pPlainText相同。
// 返回值： 無。
******************************************************************************/
void AES_Encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/******************************************************************************
// 函數名： AES_Decrypt
// 描述： 解密資料
// 輸入引數： pCipherText -- 密文，即需解密的資料，其長度為nDataLen位元組。
// nDataLen -- 資料長度，以位元組為單位，必須為AES_KEY_LENGTH/8的整倍數。
// pIV -- 初始化向量，如果使用ECB模式，可設為NULL。
// 輸出引數： pPlainText -- 明文，即由密文解密後的資料，可以與pCipherText相同。
// 返回值： 無。
******************************************************************************/
void AES_Decrypt(unsigned char *pPlainText, const unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_add_pkcs7Padding
// 描述： PKCS7Padding填充補齊
// 輸入引數： input -- 後面最多預留16個位元組空間用於存放填充值
// len -- 資料的長度
// 輸出引數： input -- 新增填充碼後的資料
// 返回值： 填充後的長度
*****************************************************************************/
unsigned int AES_add_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_delete_pkcs7Padding
// 描述： PKCS7Padding填充密文解密後剔除填充值
// 輸入引數： input -- 解密後的資料
// len -- 資料的長度
// 輸出引數： input -- 刪除填充碼後的資料
// 返回值： 刪除後的實際有效資料長度，為0表示傳入的資料異常
*****************************************************************************/
unsigned int AES_delete_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len);
#endif /* _AES_H */aes.c
/****************************************************************************
* Include Files
*****************************************************************************/
#include "aes.h"
/*****************************************************************************
* Define
******************************************************************************/
#define Nk (AES_KEY_LENGTH / 32) //以「字」（4位元組）為單位的金鑰長度
#define Nb 4 // 以「字」（4位元組）為單位的加解密資料塊大小，固定為4
// Nr：加密的輪數
#if AES_KEY_LENGTH == 128
#define Nr 10
#elif AES_KEY_LENGTH == 192
#define Nr 12
#elif AES_KEY_LENGTH == 256
#define Nr 14
#else
#error AES_KEY_LENGTH must be 128, 192 or 256
#endif
// GF(28) 多項式
#define BPOLY 0x1B // Lower 8 BOOLs of (x^8 + x^4 + x^3 + x + 1), ie. (x^4 + x^3 + x + 1).
/*****************************************************************************
* Local variable
*****************************************************************************/
// AES子金鑰表，當金鑰長度為128位元時，佔用176位元組空間
static unsigned char g_roundKeyTable[4*Nb*(Nr+1)];
// 加密用的SBox
static const unsigned char SBox[256] =
{
0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,
0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,
0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,
0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,
0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,
0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,
0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,
0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,
0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,
0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,
0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,
0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,
0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,
0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,
0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16
};
// 解密用的SBox
static const unsigned char InvSBox[256] =
{
0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb,
0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb,
0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e,
0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25,
0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92,
0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84,
0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06,
0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b,
0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73,
0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e,
0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b,
0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4,
0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f,
0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef,
0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61,
0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d
};
/*****************************************************************************
* Local Functions
******************************************************************************/
/*****************************************************************************
// 函數名： RotationWord
// 描述： 對一個「字」資料進行迴圈右移。
// 輸入引數： pWord -- 要右移的4位元組資料。
// 輸出引數： pWord -- 右移後的4位元組資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void RotationWord(unsigned char *pWord)
{
unsigned char temp = pWord[0];
pWord[0] = pWord[1];
pWord[1] = pWord[2];
pWord[2] = pWord[3];
pWord[3] = temp;
}
/*****************************************************************************
// 函數名： XorBytes
// 描述： 批次互斥或兩組資料。
// 輸入引數： pData1 -- 要互斥或的第一組資料。
// pData1 -- 要互斥或的第二組資料。
// nCount -- 要互斥或的資料長度。
// 輸出引數： pData1 -- 互斥或後的結果。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void XorBytes(unsigned char *pData1, const unsigned char *pData2, unsigned char nCount)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < nCount; i++)
{
pData1[i] ^= pData2[i];
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： AddRoundKey
// 描述： 把 中間狀態資料 加上（互斥或）子金鑰，資料長度為16位元組。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// pRoundKey -- 子金鑰資料。
// 輸出引數： pState -- 加上子金鑰後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void AddRoundKey(unsigned char *pState, const unsigned char *pRoundKey)
{
XorBytes(pState, pRoundKey, 4 * Nb);
}
// AddRoundKey的宏形式，比函數形式可以節省4位元組的data資料
//#define AddRoundKey(pState, pRoundKey) \
// XorBytes((pState), (pRoundKey), 4*Nb)
/*****************************************************************************
// 函數名： SubBytes
// 描述： 通過S盒子置換狀態資料。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// nCount -- 狀態資料長度。
// bInvert -- 是否使用反向S盒子（解密時使用）。
// 輸出引數： pState -- 置換後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void SubBytes(unsigned char *pState, unsigned char nCount, unsigned char bInvert)
{
unsigned char i;
const unsigned char *pSBox = bInvert ? InvSBox : SBox;
for(i = 0; i < nCount; i++)
{
pState[i] = pSBox[pState[i]];
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： ShiftRows
// 描述： 把狀態資料移行。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// bInvert -- 是否反向移行（解密時使用）。
// 輸出引數： pState -- 移行後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void ShiftRows(unsigned char *pState, unsigned char bInvert)
{
// 注意：狀態資料以列形式存放！
unsigned char r; // row， 行
unsigned char c; // column，列
unsigned char temp;
unsigned char rowData[4];
for(r = 1; r < 4; r++)
{
// 備份一行資料
for(c = 0; c < 4; c++)
{
rowData[c] = pState[r + 4*c];
}
temp = bInvert ? (4 - r) : r;
for(c = 0; c < 4; c++)
{
pState[r + 4*c] = rowData[(c + temp) % 4];
}
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： GfMultBy02
// 描述： 在GF(28)域的 乘2 運算。
// 輸入引數： num -- 乘數。
// 輸出引數： 無。
// 返回值： num乘以2的結果。
*****************************************************************************/
static unsigned char GfMultBy02(unsigned char num)
{
if((num & 0x80) == 0)
{
num = num << 1;
}
else
{
num = (num << 1) ^ BPOLY;
}
return num;
}
/*****************************************************************************
// 函數名： MixColumns
// 描述： 混合狀態各列資料。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// bInvert -- 是否反向混合（解密時使用）。
// 輸出引數： pState -- 混合列後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void MixColumns(unsigned char *pState, unsigned char bInvert)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
unsigned char a0Pa2_M4; // 4(a0 + a2)
unsigned char a1Pa3_M4; // 4(a1 + a3)
unsigned char result[4];
for(i = 0; i < 4; i++, pState += 4)
{
temp = pState[0] ^ pState[1] ^ pState[2] ^ pState[3];
result[0] = temp ^ pState[0] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[0] ^ pState[1]));
result[1] = temp ^ pState[1] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[1] ^ pState[2]));
result[2] = temp ^ pState[2] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[2] ^ pState[3]));
result[3] = temp ^ pState[3] ^ GfMultBy02((unsigned char)(pState[3] ^ pState[0]));
if(bInvert)
{
a0Pa2_M4 = GfMultBy02(GfMultBy02((unsigned char)(pState[0] ^ pState[2])));
a1Pa3_M4 = GfMultBy02(GfMultBy02((unsigned char)(pState[1] ^ pState[3])));
temp = GfMultBy02((unsigned char)(a0Pa2_M4 ^ a1Pa3_M4));
result[0] ^= temp ^ a0Pa2_M4;
result[1] ^= temp ^ a1Pa3_M4;
result[2] ^= temp ^ a0Pa2_M4;
result[3] ^= temp ^ a1Pa3_M4;
}
memcpy(pState, result, 4);
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： BlockEncrypt
// 描述： 對單塊資料加密。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// 輸出引數： pState -- 加密後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void BlockEncrypt(unsigned char *pState)
{
unsigned char i;
AddRoundKey(pState, g_roundKeyTable);
for(i = 1; i <= Nr; i++) // i = [1, Nr]
{
SubBytes(pState, 4 * Nb, 0);
ShiftRows(pState, 0);
if(i != Nr)
{
MixColumns(pState, 0);
}
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*i]);
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： BlockDecrypt
// 描述： 對單塊資料解密。
// 輸入引數： pState -- 狀態資料。
// 輸出引數： pState -- 解密後的狀態資料。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
static void BlockDecrypt(unsigned char *pState)
{
unsigned char i;
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*Nr]);
for(i = Nr; i > 0; i--) // i = [Nr, 1]
{
ShiftRows(pState, 1);
SubBytes(pState, 4 * Nb, 1);
AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*(i-1)]);
if(i != 1)
{
MixColumns(pState, 1);
}
}
}
/*****************************************************************************
* Global Functions
******************************************************************************/
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_Init
// 描述： 初始化，在此執行擴充套件金鑰操作。
// 輸入引數： pKey -- 原始金鑰，其長度必須為 AES_KEY_LENGTH/8 位元組。
// 輸出引數： 無。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
void AES_Init(const void *pKey)
{
// 擴充套件金鑰
unsigned char i;
unsigned char *pRoundKey;
unsigned char Rcon[4] = {0x01, 0x00, 0x00, 0x00};
memcpy(g_roundKeyTable, pKey, 4 * Nk);
pRoundKey = &g_roundKeyTable[4*Nk];
for(i = Nk; i < Nb*(Nr + 1); pRoundKey += 4, i++)
{
memcpy(pRoundKey, pRoundKey - 4, 4);
if(i % Nk == 0)
{
RotationWord(pRoundKey);
SubBytes(pRoundKey, 4, 0);
XorBytes(pRoundKey, Rcon, 4);
Rcon[0] = GfMultBy02(Rcon[0]);
}
else if(Nk > 6 && i % Nk == Nb)
{
SubBytes(pRoundKey, 4, 0);
}
XorBytes(pRoundKey, pRoundKey - 4 * Nk, 4);
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_Encrypt
// 描述： 加密資料
// 輸入引數： pPlainText -- 明文，即需加密的資料，其長度為nDataLen位元組。
// nDataLen -- 資料長度，以位元組為單位，必須為AES_KEY_LENGTH/8的整倍數。
// pIV -- 初始化向量，如果使用ECB模式設為NULL。
// 輸出引數： pCipherText -- 密文，即由明文加密後的資料，可以與pPlainText相同。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
void AES_Encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{
unsigned int i;
if(pPlainText != pCipherText)
{
memcpy(pCipherText, pPlainText, nDataLen);
}
for(i = nDataLen / (4 * Nb); i > 0 ; i--, pCipherText += 4 * Nb)
{
#if AES_MODE == AES_MODE_CBC
XorBytes(pCipherText, pIV, 4 * Nb);
#endif
BlockEncrypt(pCipherText);
pIV = pCipherText;
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_Decrypt
// 描述： 解密資料
// 輸入引數： pCipherText -- 密文，即需解密的資料，其長度為nDataLen位元組。
// nDataLen -- 資料長度，以位元組為單位，必須為AES_KEY_LENGTH/8的整倍數。
// pIV -- 初始化向量，如果使用ECB模式設為NULL。
// 輸出引數： pPlainText -- 明文，即由密文解密後的資料，可以與pCipherText相同。
// 返回值： 無。
*****************************************************************************/
void AES_Decrypt(unsigned char *pPlainText, const unsigned char *pCipherText,
unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{
unsigned int i;
if(pPlainText != pCipherText)
{
memcpy(pPlainText, pCipherText, nDataLen);
}
// 從最後一塊資料開始解密，這樣不用開闢空間來儲存IV
pPlainText += nDataLen - 4 * Nb;
for(i = nDataLen / (4 * Nb); i > 0 ; i--, pPlainText -= 4 * Nb)
{
BlockDecrypt(pPlainText);
#if AES_MODE == AES_MODE_CBC
if(i == 1)
{
// 最後一塊資料
XorBytes(pPlainText, pIV, 4 * Nb);
}
else
{
XorBytes(pPlainText, pPlainText - 4 * Nb, 4 * Nb);
}
#endif
}
}
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_add_pkcs7Padding
// 描述： PKCS7Padding填充補齊
// 輸入引數： input -- 後面最多預留16個位元組空間用於存放填充值
// len -- 資料的長度
// 輸出引數： input -- 新增填充碼後的資料
// 返回值： 填充後的長度
*****************************************************************************/
unsigned int AES_add_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len)
{
unsigned int i, end, padd_len;
unsigned int reminder = len % 16;
unsigned int block = len / 16;
unsigned int start = len;//開始二補數的地址
padd_len = len;
if(reminder != 0) //需要補足為16的整數倍
{
start = len;
end = (block + 1) * 16;
for(i = start; i < end; i++)
{
input[i] = 16 - reminder;
padd_len++;
}
}
else
{
end = start + 16;
for(i = start; i < end; i++)
{
input[i] = 16;
padd_len++;
}
}
return padd_len;
}
/*****************************************************************************
// 函數名： AES_delete_pkcs7Padding
// 描述： PKCS7Padding填充密文解密後剔除填充值
// 輸入引數： input -- 解密後的資料
// len -- 資料的長度
// 輸出引數： input -- 刪除填充碼後的資料
// 返回值： 刪除後的實際有效資料長度，為0表示傳入的資料異常
*****************************************************************************/
unsigned int AES_delete_pkcs7Padding(unsigned char *input, unsigned int len)
{
unsigned char i, last;
if((input == 0) || ((len & 0x0F) != 0))
{
return 0;
}
last = input[len - 1];
for(i = len - last; i < len; i++)
{
if(input[i] != last)
{
return 0;
}
}
return len - last;
}測試程式碼如下：
main.c
#include "aes.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
void log(char *head,unsigned char *data,unsigned char len)
{
unsigned char i;
printf("%s:",head);
for(i=0;i<len;i++)
{
printf("%02X ",data[i]);
}
printf("\r\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
//祕鑰
unsigned char key[16]={0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x30,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46};
//明文 10Bytes
unsigned char source[10]={0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x30};
unsigned char temp[16]={0};
unsigned char ret;
printf("AES-128 pkcs7 ECB test\r\n\r\n");
log("KEY ",key,16);
AES_Init(key);
memcpy(temp,source,10);
log("source",key,10);
ret=AES_add_pkcs7Padding(temp, 10);
log("padd ",temp,ret);
AES_Encrypt(temp, temp,ret, NULL);
log("encode",temp,ret);
AES_Decrypt(temp, temp,ret, NULL);
log("decode",temp,ret);
ret=AES_delete_pkcs7Padding(temp, ret);
log("source",temp,ret);
return 0;
}執行後輸出
AES-128 pkcs7 ECB test
KEY :31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 41 42 43 44 45 46
source:31 32 33 34 35 36 37 38 39 30
padd :31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 06 06 06 06 06 06
encode:BB 96 90 2E CA D7 C7 26 98 95 08 7D FF 39 C5 F7
decode:31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 06 06 06 06 06 06
source:31 32 33 34 35 36 37 38 39 30